一种SPR传感器芯片及其制备方法

本发明涉及一种spr传感器芯片及其制备方法，属于生物医学检测技术领域。

背景技术：

自2019年底以来，新型冠状病毒(sars-cov-2)引起的covid-19全球流行病持续蔓延。新冠肺炎的早期临床表现与严重急性呼吸综合征、中东呼吸综合征冠状病毒疾病类似，即发热、头痛、肌痛、关节痛、淋巴结肿大。sars-cov-2具有中等死亡率、高感染率、潜伏期较长等特点，可导致长期感染。新型冠状病毒(sars-cov-2)已在多种环境中被发现，如水系统、冷冻食品、食品包装。因此，快速诊断covid-19病毒对有效控制病毒传播和治疗患者至关重要。与其它冠状病毒类似，新型冠状病毒(sars-cov-2)主要由四种结构蛋白组成，即棘突蛋白(s)、膜蛋白(m)、包膜蛋白(e)和核衣壳蛋白(n-gene)。蛋白(如s蛋白)和病毒rna可作为新型冠状病毒(sars-cov-2)定性和定量分析的靶点。另外，也可以检测来自患者样本的抗体，如igm和igg，以研究患者的感染史。目前已经发展了多种分析新型冠状病毒(sars-cov-2)的技术，如实时聚合酶链反应(pcr)、比色分析、表面等离子体共振(spr)和局部spr、电化学方法、光学方法、光学/化学发光免疫传感器、荧光技术和可穿戴传感器。

大多数分析新型冠状病毒(sars-cov-2)的技术是基于抗体和sars-cov-2中的不同蛋白质及rnas之间的特异性识别而实现的。与抗体相比，dna适配体作为一种功能强大的探针，具有特异性高、亲和力强、合成快速可靠、易偶联等优点。因此，dna适配体可用于不同的体外和体内诊断。

表面等离子体共振(spr)作为一种广泛应用的定性和定量分析技术，常用于构建免疫分析、生物分子的多重检测和多重化学与生物分析物相互作用的原位检测。各种纳米材料，如功能聚合物、纳米粒子、石墨烯、mxene纳米片和mos2，已被用作制备spr传感器的传感平台。mxenes是典型的二维材料，由于其与石墨烯具有相似的结构和性能而引起了广泛的关注。mxenes具有纳米片状结构、独特的表面化学性质、高导电性能和优良的生物相容性。这些特性使得mxenes可以有效地作为各种生物传感器的开发平台。mxene纳米片被用于固定探针和开发spr生物传感器。然而，spr生物传感器的敏感层厚度为～200nm，mxene纳米片由于π-π*堆积作用容易聚集，形成大尺寸团聚体。受spr生物传感器厚度的限制，采用mxene纳米片难以获得灵敏度高、响应速度快的spr传感器芯片。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种以巯基功能化mxene量子点作为传感器平台的具有灵敏度高、响应速度快的spr传感器芯片。

本发明的另一个目的在于提供一种spr传感器芯片的制备方法。

为实现上述目的，本发明的spr传感器芯片的技术方案是：

一种spr传感器芯片，包括玻璃基底和设置在玻璃基底上的金层，所述金层表面具有通过au-s共价键修饰的巯基功能化mxene量子点，所述巯基功能化mxene量子点上锚定有适配体。

本发明以巯基功能化的mxene量子点作为spr传感器芯片的生物传感平台，设计并构建了一种新型spr传感器芯片。从二维大尺寸mxene纳米片制备的零维量子点(qds)的尺寸很小，在5nm左右，这符合spr仪器的测试要求，并且由于量子限制、边缘效应和表面功能化的结合，mxene量子点可作为敏感纳米材料，构建spr传感器芯片。

巯基功能化mxene量子点具有巯基功能化、高共轭结构和石墨烯状mxene相的特点，作为spr传感平台时，不仅可通过自组装作用形成au-s键而显示出与au芯片间强的结合作用，同时具有较小的尺寸和较大的比表面积，对适配体链表现出强的生物亲和性和放大的spr效应。

本发明通过巯基功能化mxene量子点与spr金芯片之间的自组装效应，将大量的具有较小尺寸的巯基功能化mxene量子点均匀地包覆在金芯片表面，然后通过π-π*堆积、静电吸附和氢键作用将大量适配体固定在mxene量子点上。与之前报道的spr传感器芯片相比，基于具有具有较小尺寸和较大的比表面积的巯基功能化mxene量子点的spr传感器芯片具有结构简单、稳定性高的优点，在复杂环境中表现出了较高的灵敏度、快速响应和实用性等优越的传感性能。

所述巯基功能化mxene量子点可以通过化学键，比如将含巯基的偶联剂通过化学偶联反应(形成化学键)与mxene量子点结合，也可以通过非化学键，比如将含巯基的化合物通过π-π*堆积作用与mxene量子点结合，形成表面含有巯基官能团的mxene量子点。优选地，所述巯基功能化mxene量子点为通过非化学键与mxene量子点结合形成的表面含有巯基官能团的mxene量子点。

更优选地，所述巯基功能化mxene量子点为通过π-π*堆积作用与mxene量子点结合形成的表面含有巯基官能团的mxene量子点。

优选地，所述巯基功能化mxene量子点由包括以下步骤的制备方法得到：将mxene量子点与硫醇基化合物在分散介质中进行分散处理，得到巯基功能化mxene量子点。

优选地，所述mxene量子点与硫醇基化合物的质量比为1:1～3。

优选地，所述分散处理的温度为10～30℃；所述分散处理为先将混合物进行超声处理，然后进行搅拌处理；所述混合物由mxene量子点、硫醇基化合物和分散介质组成；所述混合物是将mxene量子点、硫醇基化合物和分散介质进行混合得到；所述分散介质为水。

更优选地，所述分散处理的温度为25℃。

优选地，所述超声的功率为80～200w，所述超声处理的时间为0.2～2h。

更优选地，所述超声的功率为120w，所述超声处理的时间为0.5h。

优选地，所述搅拌的速度为600～1000转/min，所述搅拌处理的时间为4～8h。

更优选地，所述搅拌的速度为800r/min，所述搅拌处理的时间为6h。

优选地，所述mxene量子点在分散介质的浓度为0.8～1.2mg·ml^-1。

更优选地，所述mxene量子点在分散介质的浓度为1mg·ml^-1。

优选地，所述硫醇基化合物为c15-20烷基硫醇。

优选地，所述硫醇基化合物为正十八烷基硫醇。

优选地，所述巯基功能化mxene量子点为巯基功能化nb2cmxene量子点。

优选地，所述适配体为用于靶向检测sars-cov-2的n-gene的适配体。用于靶向检测sars-cov-2的适配体可以与新型冠状病毒(sars-cov-2)的n-gene形成g-四联体，适配体链在与n-gene结合时改变了适配体的构象，导致探针分子(适配体)与芯片间的接触面积或距离发生改变，进而引起spr信号(ru)的改变，通过spr信号的改变可以检测sars-cov-2的n-gene。一般情况下，一个折射率单元(ru)对应10^-6的折射率变化和大约1pg·mm^-2的结合物(结合蛋白)，因此，通过折射率单元(ru)可计算spr芯片的负载量。与之前报道的spr生物传感器相比，基于巯基功能化mxene量子点的spr生物传感器芯片具有结构简单、稳定性高的优点，在复杂环境中表现出了较高的灵敏度、快速响应和实用性等优越的传感性能，可广泛应用于人类血清、海水、海产品等多种环境中的n-gene检测。

这些优点主要归因于几个因素：巯基功能化mxene量子点不仅可以均匀沉积在spr金芯片上，还可以吸附大量的适配体，从而获得较高的灵敏度；用于靶向检测sars-cov-2的核酸适配体与n-gene的高度特异性识别使得spr传感器对n-gene具有较快的响应性。

优选地，所述适配体为n58适配体。n58适配体与n-gene的高度特异性识别使得制备的spr传感器芯片对n-gene具有较快的响应性。

本发明的spr传感器芯片的制备方法的技术方案是：

一种spr传感器芯片的制备方法，包括：

(1)将巯基功能化mxene量子点的悬浮液与金芯片的金层接触反应形成au-s共价键，得到修饰金芯片；所述金芯片包括玻璃基底和设置在玻璃基底上的金层；

(2)将修饰金芯片在适配体溶液中孵育。

本发明通过巯基功能化mxene量子点与金芯片上的金原子之间的自组装作用形成au-s共价键，大量的巯基功能化mxene量子点与金层通过au-s键连接后在金芯片上形成均匀的mxene量子点层，在mxene量子点层上固定适配体后形成spr传感器芯片，本发明制备的spr传感器芯片具有结构简单、稳定性高的优点，在复杂环境中表现出了较高的灵敏度、快速响应和实用性等优越的传感性能。

优选地，所述巯基功能化mxene量子点为巯基功能化nb2cmxene量子点。

优选地，步骤(1)中，所述巯基功能化mxene量子点的悬浮液的浓度为0.1mg·ml^-1。

所述孵育是将含有mxene量子点层的金芯片与适配体溶液接触，使mxene量子点吸附固定适配体并达到平衡状态。

附图说明

图1：nb2c-sh量子点的合成示意图；

图2：基于nb2c-sh量子点spr传感器芯片的制备示意图；

图3：nb2c量子点和nb2c-sh量子点的红外光谱图；

图4：nb2c量子点、nb2c-sh量子点和aptn58/nb2c-sh量子点的xps谱图；

图5：(a)为nb2c-sh量子点的低倍率透射电镜图像，(b)为nb2c-sh量子点的高倍率透射电镜图像，(c)为nb2c-sh量子点的高分辨率tem图像；

图6：(a)为在不同适配体浓度下适配体在nb2c-sh量子点上固定化前后的δru值以及制备的spr传感器芯片检测n-gene前后的δru值，(b)为不同ph值的磷酸盐缓冲溶液制备的spr传感器芯片检测n-gene前后的δru值(配制适配体溶液和配制n-gene溶液以及检测n-gene时使用相同ph值的磷酸盐缓冲溶液基液)；

图7：基于nb2c-sh量子点的spr传感器芯片检测不同浓度n-gene(0.05,0.1,0.5,1，10,50和100ngml^-1)的δru值随检测时间的变化曲线；

图8：基于nb2c-sh量子点的spr传感器芯片检测n-gene前后的δru值(δru＝run-gene-run58aptamer)和n-gene浓度的关系，内嵌图为δru和n-gene浓度的对数间的线性关系；

图9：基于nb2c-sh量子点的spr传感器芯片检测干扰物(浓度均为100ngml^-1)和n-gene(浓度为1ngml^-1)的δru值随检测时间的变化曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的实施例所用的材料：n58适配体由上海生工生物工程股份有限公司提供，序列为5’-gctggatgtcaccggattgtcggacatcggattgtctgagtcatatgacacatccagc-3’；

超纯水的电阻率≥18.2mω·cm。

磷酸盐缓冲溶液采用以下方法制备：将8.00gnacl、0.20gkcl、1.44gna2hpo4、1.8gk2hpo4溶于800ml超纯水(≥18.2mω·cm)中，用盐酸调节溶液的ph值至7.4，最后用超纯水(≥18.2mω·cm)定容至1l，得到磷酸盐缓冲溶液(pbs，0.01mol/l，ph＝7.4)，配制好的磷酸盐缓冲溶液在使用前在4℃条件下保存。

实施例2中spr传感器芯片的制备以及实验例3和实验例4中spr传感器芯片的测试均由biacore^tmx100仪器(ge-healthcarebio-sciencesab，美国)在25℃下进行。

一、本发明的spr传感器芯片的具体实施例如下：

实施例1

本实施例的spr传感器芯片包括玻璃基底和设置在玻璃基底上的金层，所述金层表面有通过au-s共价键修饰的巯基功能化nb2cmxene量子点，所述巯基功能化mxene量子点上锚定有n-58适配体。

其中，巯基功能化nb2c量子点的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备nb2cmxene粉末：将nb2alc粉末与质量分数为3％的氢氟酸在55℃下反应48h，然后用去离子水冲洗12次，并置于60℃真空烘箱干燥18h，得到nb2cmxene粉末。

(2)制备nb2cmxene量子点：将15mgnb2cmxene粉末分散在20ml超纯水(≥18.2mω·cm)中，在搅拌速度为800转/min的条件下搅拌0.5h，然后加入质量分数为25％的氨水，调节体系的ph值至6，然后在100℃下加热6h，最后，上清液经220nm滤膜过滤后，滤液经减压蒸馏浓缩，得到nb2cmxene量子点。

(3)制备巯基功能化nb2cmxene量子点：在25℃条件下，将nb2cmxene量子点分散于超纯水(≥18.2mω·cm)中，搅拌12h，得到浓度为1mg·ml^-1的nb2cmxene量子点悬浮液，然后将2mg正十八烷基硫醇分散在2ml制备的nb2cmxene量子点悬浮液中，在超声功率为120w的条件下超声处理30分钟，然后在搅拌速度为800转/min的条件下搅拌6h，最后，用220nm滤膜过滤，将滤液浓缩得到巯基功能化nb2cmxene量子点，标记为nb2c-sh量子点，nb2c-sh量子点的合成示意图如图1所示。

二、本发明的spr传感器芯片的制备方法的具体实施例如下：

实施例2

本实施例的spr传感器芯片的制备方法，为实施例1中spr传感器芯片的制备方法，具体步骤为：

(1)金芯片的预处理

将金芯片用体积比为70:30的h2so4(质量分数为98％)和h2o2(质量分数为30％)清洗1分钟，然后用超纯水(≥18.2mω·cm)清洗，再在n2流中干燥；所述金芯片为涂有厚度为50nm左右金膜的玻璃片(玻璃片的尺寸为10×12×0.3mm)。

(2)修饰金芯片的制备

将巯基功能化nb2cmxene量子点分散于10ml超纯水(≥18.2mω·cm)中，在搅拌速度为800转/min的条件下搅拌6h，得到浓度为0.1mg·ml^-1的巯基功能化nb2cmxene量子点悬浮液，将10μl制备的巯基功能化nb2cmxene量子点的悬浮液滴在金芯片的金层表面，然后将滴有巯基功能化nb2cmxene量子点的悬浮液的金芯片放在4℃环境(温度为4℃的冰箱)中，静置12h，巯基功能化nb2cmxene量子点与金层之间形成au-s键，金芯片上形成均匀的nb2cmxene量子点层，得到修饰金芯片。将修饰金芯片安装在表面等离子体共振生化分析仪上，固定配套流通池，通入磷酸盐缓冲溶液(pbs，0.01mol/l，ph＝7.4)，流速为5μl·min^-1，对修饰金芯片进行冲洗(除去不是通过au-s键结合的多余的巯基功能化mxene量子点)0.5小时，完成基线的平衡(δru的变化范围小于0.3ru/min)。

(3)spr传感器芯片的制备

将修饰金芯片在n58适配体溶液(浓度为100nmol/l)中以5μlmin^-1的流速流动0.5小时后进行孵育(孵育是将含有mxene量子点层的金芯片与适配体溶液接触，使mxene量子点吸附固定适配体并达到平衡状态)，在获得稳定的基线(δru的变化范围小于0.3ru/min)后，用流动的磷酸盐缓冲溶液(pbs，0.01mol/l，ph＝7.4)清洗芯片去除没有固定住的适配体，得到spr传感器芯片，将spr传感器芯片上的量子点标记为aptn58aptamer/nb2c-sh量子点，spr传感器芯片的制备示意图如图2所示。其中，浓度为100nmol/l的n58适配体溶液的制备方法如下：在浓度为100μmol/l的n58适配体原液中加入磷酸盐缓冲溶液(pbs，0.01mol/l，ph＝7.4)，配制成浓度为100nmol/l的n58适配体溶液。

实验例1结构表征

1.红外光谱

利用红外光谱对实施例1中制备的nb2cmxene量子点和nb2c-sh量子点进行表征，得到的结果如图3所示。

从图3可以看出，nb2cmxene量子点和nb2c-sh量子点上都修饰了足够数量的含氧官能团。3496、3131和3034cm^-1处的谱带分别归属于nb2c量子点的o-h拉伸、n-h拉伸和c-h拉伸，表明羟基和氨基的存在。由于羰基和羧基产生的c＝o伸缩振动，1741和1634cm^-1处有两个典型的强谱带。此外，1400cm^-1处的谱带属于c-o-c特征带，450～950cm^-1的宽谱带是nb-o的典型振动峰。对于nb2c-sh量子点，3296cm^-1附近的宽峰是由o-h和n-h的拉伸振动引起的，与正十八烷基硫醇通过π-π*堆积作用耦合后，nb-o振动模式向更高的波数变化(从612cm^-1到667cm^-1)，结果证明成功制得了nb2c-sh量子点。

2.x射线光电子能谱(xps)

利用x射线光电子能谱(xps)对nb2cmxene量子点，nb2c-sh量子点和aptn58/nb2c-sh量子点进行表征，得到的结果如图4所示。

nb2c量子点的xps光谱中，结合能(bes)位置为286.1、532.1、407.1和232.1ev所对应的4个峰，分别归属于c1s，o1s，n1s和nb3d。对于nb2c-sh量子点，在168.1ev的峰对应于s2p的结合能(bes)。在spr测量之前，利用xps研究n58适配体是否可以固定在nb2c量子点修饰的au芯片上，从aptn58aptamer/nb2c-sh量子点的xps光谱中可以观察到p2p的结合能峰。显然，清晰的p2p的xps信号来自n58适配体的磷酸基团。

实验例2形貌表征

用tem对实施例1中制备的nb2c-sh量子点的微观结构和形貌进行表征，结果如图5所示。图5中，(a)为nb2c-sh量子点的低倍率透射电镜图像，(b)为nb2c-sh量子点的高倍率透射电镜图像，(c)为nb2c-sh量子点的高分辨率tem图像。

在nb2c-sh量子点的低倍率透射电镜图像(图5a)中可以清晰地观察到量子点，平均横向尺寸为2.3nm到5.4nm(图5b)。在nb2c-sh量子点的高分辨率tem图像中可以看到清晰的条纹(图5c)，表明了nb2c-sh量子点的单晶特征。相邻晶格条纹之间的距离为0.217nm，对应碳的[001]面。

实验例3spr传感器芯片制备和检测条件的优化

为了获得具有最佳传感性能的spr传感器芯片，本发明研究了适配体浓度、磷酸盐缓冲溶液的ph值等参数对制备的spr传感器芯片的传感性能的影响。在浓度为100μmol/l的n58适配体原液中加入磷酸盐缓冲溶液(pbs，0.01mol/l，ph＝7.4)，配制浓度分别为1、10、50、100和200nmol/l的n58适配体溶液；在浓度为1μgml^-1的n-gene原液中加入磷酸盐缓冲溶液(pbs，0.01mol/l，ph＝7.4)，配制浓度为1ngml^-1的n-gene溶液。然后按照实施例2的方法制备基于不同浓度的n58适配体溶液的spr传感器芯片，再检测浓度为1ngml^-1的n-gene溶液，测试结果如图6所示。图6a展示了适配体浓度对适配体在nb2c-sh量子点上固定化的影响以及对n-gene检测的影响。所有的spr测量都在磷酸盐缓冲溶液(pbs，0.01mol/l，ph＝7.4)中进行。结果表明，随着适配体浓度从1nmol/l增加到100nmol/l，适配体固定化后的spr传感器芯片的spr响应(折射率单元[ru])值(δru＝ruapt–runb2cqds)从124ru增加到517ru。随着适配体浓度从1nmol/l增加到100nmol/l，检测n-gene得到的δru(δru＝run-gene-ruapt)从21.6ru增加到129.2ru。当适配体浓度大于100nmol/l时，用于表征适配体固定和检测n-gene的δru值达到一个平衡值。这一结果表明，构建spr传感器芯片和检测n-gene的最佳n58适配体浓度为100nmol/l。

最后，对磷酸盐缓冲溶液的ph值进行了优化。用1mol/l的naoh溶液和1mol/lh2so4溶液调节磷酸盐缓冲溶液(pbs，0.01mol/l，ph＝7.4)的ph，配置ph＝5.5、6.5、7.4、8.5和9.5的磷酸盐缓冲溶液基液。分别将ph＝5.5、6.5、7.4、8.5和9.5的磷酸盐缓冲溶液基液加入到浓度为100μmol/l的n58适配体原液中，配制浓度均为100nmol/l的n58适配体溶液。分别将ph＝5.5、6.5、7.4、8.5和9.5的磷酸盐缓冲溶液基液加入到浓度为1μgml^-1n-gene原液中，配制浓度均为1ngml^-1的n-gene溶液。配制的磷酸盐缓冲溶液基液、n58适配体溶液和n-gene溶液在使用前均在4℃条件下保存。然后按照实施例2的方法制备基于不同ph值的磷酸盐缓冲溶液基液配制的浓度为100μmol/l的n58适配体溶液的spr传感器芯片，再使用具有不同ph值的磷酸盐缓冲溶液基液(用于清洗spr传感器芯片)检测基于不同ph值的磷酸盐缓冲溶液基液配制的浓度为1ngml^-1的n-gene溶液。其中，在同一组测试过程(包括spr传感器芯片的制备与检测n-gene)中，配制n58适配体溶液、配制n-gene溶液以及清洗spr传感器芯片时使用相同ph值的磷酸盐缓冲溶液基液。从图6b中可以看出，使用ph为7.4的磷酸盐缓冲溶液时，检测n-gene的δru值最高，说明磷酸盐缓冲溶液的最佳ph值为7.4。因此，制备基于nb2c-sh量子点的spr传感器芯片的最佳适配体浓度为100nmol/l，磷酸盐缓冲溶液的最佳ph值为7.4。

实验例4spr传感器芯片的传感性能

本实验例中所用n-gene溶液和干扰物质溶液采用以下方法制备：

在浓度为1μgml^-1的n-gene原液中加入磷酸盐缓冲溶液(pbs，0.01mol/l，ph＝7.4)，配制浓度分别为0.05、0.1、0.5、1、10、50和100ngml^-1的n-gene溶液；

在浓度均为500ngml^-1的flua、flub、p1、cpn、igg、psa、bsa的原液中加入磷酸盐缓冲溶液(pbs，0.01mol/l，ph＝7.4)，配制浓度均为100ngml^-1的flua、flub、p1、cpn、igg、psa、bsa溶液，配制好的n-gene溶液和干扰物质溶液在使用前在4℃条件下保存。

本实验例中所用真实样品采用以下方法处理：

将人血清用磷酸盐缓冲溶液(pbs，0.01mol/l，ph＝7.4)稀释10倍，制备含有不同浓度n-gene的人血清样品，用于真实样品分析，使用前在4℃条件下保存。

在海水(厦门海域获得)中加入不同量的n-gene，得到海水样品，用于真实样品分析，使用前在4℃条件下保存。

海鲜(冻虾)是从郑州海鲜市场购买的，将2g的冻虾添加到4毫升的质量分数为3％三氯乙酸(ta)中，搅拌10分钟。然后，以12000转/分的离心速度离心处理10分钟获得提取物的上清液。上清液中加入1.0mol/l的naoh溶液，调节ph＝7，然后用去离子水稀释10倍，再加入n-gene，稀释到一定浓度，得到海鲜样品，用于真实样品分析，使用前在4℃条件下保存。

1.灵敏性

在最佳检测条件下，探讨了基于nb2c-sh量子点的spr传感器芯片对n-gene的传感性能，结果如图7-9所示。如图7所示，进样1080s后，随着n-gene浓度(0.05、0.1、0.5、1、10、50和100ngml^-1)从0.05ngml^-1增加到100ngml^-1，spr响应也逐渐增强，从40ru增加到270ru。如前所述，n58适配体链会与sars-cov-2的n-gene结合，形成g-四联体。这种特性进一步增加了spr传感器的au芯片的金层厚度，进而改变覆盖层的折射率。进样1080s后，用磷酸盐缓冲溶液冲洗基于nb2c-sh量子点的spr传感器芯片，spr响应值下降仅为15ru，这是相当低的。这一结果表明n-gene和适配体链之间有很强的结合作用。以基于nb2c-sh量子点的spr传感器芯片检测n-gene前后的δru值(δru＝run-gene-ruapt；run-gene为检测n-gene后的固定有n58适配体的spr传感器芯片的ru值，ruapt为检测n-gene前的固定有n58适配体的spr传感器芯片的ru值)作为被检测信号时，δru值与n-gene浓度(从0.05ngml^-1到100ngml^-1)的对数值成正比，如图8所示，线性回归方程为δru＝70.26logcn-gene+121.09，其中关联系数(r²)为0.9923(如图8的插图)。在信噪比为3的情况下，检测限(lod)低至4.9pgml^-1。

基于nb2c-sh量子点的spr传感器芯片在检测n-gene时表现出低检测限(lod)和快响应性的原因主要有以下几个方面：(i)nb2c-sh量子点上的巯基与au芯片表面之间的强自组装相互作用使spr传感器芯片在水溶液中具有突出的稳定性。(ii)适配体与高度共轭的nb2c-sh量子点之间通过π-π*堆积、氢键和范德华力作用使得适配体能够完全覆盖到nb2c-sh量子点修饰的au芯片上，从而使spr传感器芯片具有较强的生物亲和性，对n-gene具有较高的检测效率。(iii)适配体与n-gene间高度的特异性识别可以减少其他干扰物在基于nb2c-sh量子点的spr传感器芯片上的非特异性吸附。

2.选择性

通过单独检测n-gene和不同的干扰物，包括其它呼吸道病毒(如cpn，流感flua，流感flub和p1)和人类血清中的蛋白质(如igg，psa和bsa)，来检验制备的基于nb2c-sh量子点的spr传感器芯片检测n-gene时的选择性，各干扰物的浓度均为100ng·ml^-1，是n-gene浓度(1ng·ml^-1)的100倍。检测各干扰物与n-gene的δru值(检测各干扰物或n-gene得到的ru值-固定适配体后的金芯片的ru值)如图9所示。结果表明，通过检测干扰物得到的δru值可以忽略不计，远远低于基于nb2c-sh量子点的spr传感器芯片检测n-gene时得到的δru值。这一结果表明基于nb2c-sh量子点的传感器芯片在检测n-gene时具有突出的选择性。

3.适用性

通过使用基于nb2c-sh量子点的spr传感器芯片检测海水、海鲜(冻虾)、人血清中n-gene来验证spr传感器芯片的适用性。在不同的样本中加入不同浓度的n-gene，形成含有不同浓度n-gene(浓度分别为0.05、0.1、0.5、1、10、50、100pg·ml^-1)的样品溶液，使用基于nb2c-sh量子点的spr传感器芯片进行检测，得到spr传感器芯片检测不同样品中的n-gene前后的δru值(δru＝run-gene-ruapt；run-gene为检测n-gene后的固定有n58适配体的spr传感器芯片的ru值，ruapt为检测n-gene前的固定有n58适配体的spr传感器芯片的ru值)，根据校准曲线，推导出检测的n-gene的浓度，将所有结果汇总在表1中。从表1可以看出，海水中n-gene的检测回收率为96.74％到113.9％，具有较低的rsd值，为0.41％到2.67％。海产品中n-gene的检测回收率为97.96％到106.1％，人血清中n-gene的检测回收率为97.76％到110.2％。海产品与人血清对应的rsd值范围分别为0.46％到3.24％和0.29％到3.36％。这些结果证明了基于nb2c-sh量子点的spr传感器芯片可以用于分析不同环境中的n-gene。

表1spr传感器芯片的适用性测试结果

综上所述，本发明的实施例以nb2c-sh量子点作为锚定n-gene靶标的适配体链的敏感层，设计并构筑了一种新型的spr传感器芯片，用于新型冠状病毒(sars-cov-2)的n-gene特异性检测。本发明制备的nb2c-sh量子点具有巯基功能化、高共轭结构和石墨烯状mxene相的特点，不仅可通过自组装作用形成au-s键而显示出与au芯片间强的结合作用，同时对适配体链表现出强的生物亲和性和放大的spr效应。因此，在n-gene浓度范围为50pgml^-1至100ngml^-1之间，基于巯基功能化nb2c量子点的spr传感器芯片检测n-gene时具有超低的检测限(lod)，为4.9pgml^-1。该检测限(lod)与大多数报道的检测n-gene的生物传感器的检测限接近。由于n58适配体与n-gene的特异性结合，基于巯基功能化nb2c量子点的spr传感器芯片检测n-gene时也表现出高选择性。基于巯基功能化nb2c量子点的spr传感器芯片检测不同的样品(包括海水、海鲜和人血清)中的n-gene时，显示出广泛的适用性。本发明为用于检测n-gene的spr传感器芯片的制备奠定了基础，为n-gene的早期灵敏分析提供了一种新的策略。